JPWO2008056488A1

JPWO2008056488A1 - ゴム用ギア式押出機

Info

Publication number: JPWO2008056488A1
Application number: JP2008543012A
Authority: JP
Inventors: 文博松山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2010-02-25
Also published as: WO2008056488A1; US20100034912A1; EP2087987A1; MX2009004734A; EP2087987A4

Abstract

ギア式押出機から押し出された帯状ゴムの脈動に起因して発生するＲＦＶ等のタイヤユニフォーミティレベルの低下を防止することのできるゴム用ギア式押出機を提供する。ギア１１、１２、２１、２２を、それぞれの歯によって吐出されるゴムの吐出流量の時間的変化を表す流量プロファイルが、流量単調増加部分と、これに続く一定流量部分と、この一定流量部分に続く流量単調減少部分とよりなる台形状プロファイルで表されるはす歯ギアで構成するとともに、それらのはす歯を、隣接する歯によって相前後して形成される一対の流量プロファイルは、先に形成される流量プロファイルの流量減少部分と、後に形成される流量プロファイルの流量増加部分とだけが重なるよう配置する。

Description

本発明は、帯状ゴムを押し出すゴム用ギア式押出機に関し、特に、タイヤの品質を向上させることができるものに関する。

従来から、押出設備の小型化、タイヤの均一性向上、あるいは、小ロット多サイズ生産への対応等を目的に、タイヤを成型する際に、小型押出機より押し出された帯状ゴムを直接、回転する成型途中のタイヤ上に巻回してこれらを積層しタイヤを構成する所定断面のゴム部材を形成するタイヤの成型方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１は、帯状ゴムを巻回してゴム部材を形成する方法を示す模式図であり、図２は、この方法によって形成されたゴム部材を、図１のII−II矢視に対応する断面において示す模式図である。このタイヤの成型方法は、押出機９３からタイヤ構成部材用帯状ゴム９１を押出して成型途中のタイヤ９２上に直接導き、貼付けローラ９４を用いて帯状ゴム９１をタイヤ９２に押しつけながらタイヤ９２を回転させることにより、帯状ゴム９１をタイヤ９２上に巻付け、ゴム部材９５を形成するものである。

そして、押出機９３として、ゴムの可塑性や温度等に依存することなく、定量を吐出する押出機として、ギア式押出機が用いられている。図３は、ギア式押出機の内部構造を模式的に示す断面図であり、押出機９３は、ケーシング８２内に配設された一対の相互に噛合するギアを回転させることにより、供給口８３から吸い込んだゴムを、ケーシング壁面８２ａと、ギアの歯８５とで形成される空間８６に収容し、この空間をギア８１の回転とともに吐出口まで移動させることにより、このゴムを吐出口８４から押し出すよう構成されている。
特開平１０−５８５２２号公報

このような、ギア式押出機９３のギアを一定の回転速度で回転させたとき、ゴムの平均押出量は一定に保つことができるが、ゴム押出量の時間的変化を細かく見ると、ギアの歯数に応じた脈動があり、この脈動によって、押し出された帯状ゴム９１には、長さ方向の質量の周期的変動（脈動）が発生する。そして、帯状ゴムのこの脈動は、帯状ゴム９１を周方向に1周以上巻回して形成されたゴム部材９５にも、その周方向に沿った質量の脈動を出現させる可能性がある。

これは、帯状ゴム９１における長さ方向の脈動の周期に整数ｎを掛けた長さが、このゴム９１を巻回する際の周長に近い場合、帯状ゴムの脈動のピークは、複数の巻きのそれぞれに対してｎ個生成され、しかも、どの巻きに対しても、脈動のピークの位置（角度）は同じ周方向位置に並ぶことになり、このようなタイヤゴム部材９５でタイヤを形成した場合には、タイヤにｎ次のＲＦＶ（ラテラルフォースバリエーション）成分を発生させるからである。

例えば、ギア式押出機９３における、ギア歯数が15枚のギア８１を25rpmで回転させて、帯状ゴム９１を押し出し、この帯状ゴム９１の押し出しに同期させて、94rpmの回転速度で回転する成型途中のタイヤ９２に、帯状ゴム９１を1980mmの巻回周長で巻回した場合、図４（ａ）に示すように、帯状ゴム９１の長さ方向には、(1980x94)/(25x15)=496mmを周期Ｔとする質量の変動が生じ、この帯状ゴム９１を成型途中のタイヤ９２上に複数回巻回してタイヤ構成部材９５を形成したとき、図４（ｂ）に示すように、タイヤ９２の周上に巻かれた帯状ゴム９１のどの巻きについても、決まった周方向位置に一致して質量変動のピークＰが現れ、このピークは、周期496mmが前記周長1980mmのほぼ4分の１であることからタイヤ一周に対して4回現れ、その結果、製品タイヤを走行回転させたとき、4次のＲＦＶを発生させることになる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ギア式押出機から押し出された帯状ゴムの脈動に起因して発生するＲＦＶ等のタイヤユニフォーミティレベルの低下を防止することのできるゴム用ギア式押出機を提供することを目的とする。

本発明は、一対の平行な軸線のそれぞれに軸支された、相互に噛合するギアをケーシング内に配設し、これらのギアを回転することにより、相互に隣接する歯の間に収容したゴムをケーシングから連続的に吐出して帯状ゴムを押し出すゴム用ギア式押出機において、
前記ギアを、それぞれの歯によって吐出されるゴムの吐出流量の時間的変化を表す流量プロファイルが、流量単調増加部分と、これに続く一定流量部分と、この一定流量部分に続く流量単調減少部分とよりなる台形状プロファイルで表されるはす歯ギアで構成するとともに、それらのはす歯を、隣接する歯によって相前後して形成される一対の流量プロファイルは、先に形成される流量プロファイルの流量減少部分と、後に形成される流量プロファイルの流量増加部分とだけが重なるよう配置してなるゴム用ギア式押出機である。

本発明によれば、ゴムを運ぶギアをはす歯ギアとしたので、流量プロファイルは一定流量部分を有する台形状をなし、しかも、隣接する歯によって相前後して形成される一対の流量プロファイルは、先に形成される流量プロファイルの流量単調減少部分と、後に形成される流量プロファイルの流量単調増加部分とだけが重なるよう配置されているので、相前後する流量プロファイルを合わせた合計流量は、それぞれの一定流量部分が占有する時間領域では、確実に元の一定流量を保持するとともに、先に形成される流量プロファイルの流量単調減少部分が、後に形成される流量プロファイルの流量単調増加部分と重なる時間領域においても、単調に減少する流量と単調に増加する流量とを足しあわせることにより前記一定流量部分の流量に近い合計流量を得ることができ、全体として、極めて脈動の小さなゴム吐出波形を得ることができる。

帯状ゴムを巻回してゴム部材を形成する方法を示す模式図である。ゴム部材を、図１のII−II矢視に対応する断面において示す模式図である。従来のギア式押出機の内部構造を模式的に示す断面図である。帯状ゴムを示す長さ方向断面図および帯状ゴムを成型途中のタイヤ上に巻回した状態で示す斜視図である。本発明に係るゴム用ギア式押出機のギアを示す斜視図である。ケーシングに収容した状態で示すギアの断面図である。ゴム用ギア式押出機のギアの外周面を半径方向外側から見たものを平面に展開して歯の配置を示す展開図である。本発明とは異なる歯の傾斜角度のギアを有するゴム用ギア式押出機における、ギアの外周面を半径方向外側から見たものを平面に展開して歯の配置を示す展開図である。ゴムの流量変化を表すグラフである。

符号の説明

１ゴム用ギア式押出機
３ケーシング
３ａケーシング壁面
４供給口
５吐出口
６、７空間
１１ギア
１４軸線
１５、１５ａ尾根線
１６、１６ａ谷線
１７流量単調増加部分
１８一定流量部分
１９流量単調減少部分
２１ギア
２４軸線
２５、２５ａ投影線
２６、２６ａ投影線
３１ギア対
２８、２８ａ、２８ｆ、２８ｒ流量プロファイル

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図５は、ゴム用ギア式押出機のギアを示す斜視図であり、図６は、ケーシング内に配置された状態のギアを示す断面図である。

ゴム用ギア式押出機１は、ケーシング３内に配設され、一対の平行な軸線１４、２４上で相互に噛合する複数のギア１１、２１を具えて構成され、軸線１４にはギア１１が、軸線２４にはギア２１が、それぞれ設けられ、ギア１１とギア２１とは相互に噛合するギア対３１を構成する。

これらのギア１１、２１を回転することにより、供給口４か吸入されたゴムは、ケーシング壁面３ａと、それぞれのギアギア１１、２１の歯とで区画される空間６、７に収容されて、供給口４から吐出口５に向かって運ばれ、吐出口５から帯状ゴムとなって押し出される。押し出された帯状ゴムからタイヤ構成部材を形成する方法については従来技術について説明した通りであり、詳細説明は省略する。

本発明において、これらの組のギアは、軸線方向に対して歯の向きが傾斜するよう配置されたはす歯ギアで構成されている。

図７（ａ）は、本発明に係るゴム用ギア式押出機１の一つのギア、例えば、ギア１１について、平面に展開した外周面における歯の配置を示す展開配置図であり、図中、傾斜する実線は歯の山部の尾根線１５を表し、破線は谷部の底を繋いだ谷線１６を表すが、尾根線１５も谷線１６も、軸線１４に対して角度θ1で傾斜する直線の上に延在し、ギア１１の幅をwとし、ピッチをpとしたとき、図示の場合には、幅wは68mm、ピッチpは33.190mm、そして、角度θ1は26.1°である。

図７（ｂ）は、尾根線１５、および、谷線１６の、軸線１４に直角な平面への投影線を表す図であり、これらの投影線２５、２６は、式（１）からも判るように、隣接する歯に対応するそれぞれの投影線２５、２６は、１本の線として重なるという特徴を有する。

一方、図８（ａ）は、本発明に係るゴム用ギア式押出機１に対して、ギア幅wおよびピッチpは同じであるが、はす歯の尾根線１５ａ、および、谷線１６ａの、軸線１４に対する角度θ2が、本発明のものとは異なる構成となるギア１１Aを有するギア式押出機のギアの歯の配置を、図７（ａ）と同様にして示す展開配置図であり、この例の場合、幅wは68mm、ピッチpは33.190mm、そして、角度θは22.5°である。

そして、図８（ｂ）に、尾根線１５ａ、および、谷線１６ａの、軸線１４に直角な平面への投影線を示すように、隣接する歯に対応するそれぞれの投影線２５ａ、２６ａは、１本の線として重なることはなく、互いに間隔δをおいて配置されている。

図９は、図７（ａ）もしくは、図８（ａ）に示した歯の配置を有するギア１１、１１Aを回転させた時に吐出口５で得られるゴムの流量（吐出量）を縦軸にとり、横軸に経過時間をとって表したゴムの流量変化を表すグラフであり、図９（ａ）は、図８（ａ）に示したギア１１Ａによって押し出されたゴムの流量変化を表し、図９（ｂ）は、ギア１１において、隣接するはす歯のそれぞれが有する流量プロファイルを時間軸に並べて示したグラフであり、図７（ｃ）は、図７（ｂ）の流量プロファイルを合計して求められる、ギア１１に対応するゴムの流量変化を表すグラフである。

本明細書において、流量プロファイルとは、一対の隣接する歯によって挟まれた空間によって運ばれたゴムが吐出口から吐出されるときの流量変化を表すものと定義しており、はす歯のギアによって吐出されるゴムの場合、流量プロファイルは、流量がゼロから最大値に達するまで単調に増加する流量単調増加部分と、流量が最大値のままを一定の値をとる一定流量部分と、流量がこの最大値からゼロまで単調減少する流量単調減少部分とを、この順番に繋いだ台形状のプロファイルで構成されている。

ギア１１Ａのように、一つの歯に対する、前記投影線２５ａ、２６ａがギアのピッチpより短い場合には、図９（ａ）に示すように、隣接する歯に対応して相前後する流量プロファイル２８ａは時間的に重なることはなく、したがって、投影線２５ａ、２６ａの切れ目に対応するギア部分が吐出口に位置するタイミングで、流量の不連続が生じ、その結果大きな振幅f₁の脈動を生じることになる。

これに対して、図９（ｂ）に示すように、本発明に係るギア１１においては、歯のそれぞれに対応する流量プロファイル２８は、台形状をなし、流量単調増加部分１７と、一定流量部分１８と、流量単調減少部分１９とを有して構成され、隣接する歯のそれぞれに対応する流量プロファイル２８のうち、時間的に先行する流量プロファイル２８ｆの流量単調減少部分１９、それに続く流量プロファイル２８ｒの流量単調増加部分１７とが、時間軸上で重なるよう構成されていて、理想的には、これらの流量単調増加部分１７と流量単調減少部分１９とが時間的にほぼ一致するようにすることにより、これらの部分１７、１９の合計流量は、一定流量部分１８とほぼ一致させることができ、このことによって、全体としての流量を、図９（ｃ）に示すように、ほぼ一定となるようにし、脈動の振幅をf_oと極めて小さなものに抑制することができる。

本発明のゴム用ギア式押出機は、種々のタイヤに対するゴム構成部材の帯状ゴムを押し出すのに適用することができる。

Claims

一対の平行な軸線のそれぞれに軸支された、相互に噛合するギアをケーシング内に配設し、これらのギアを回転することにより、相互に隣接する歯の間に収容したゴムをケーシングから連続的に吐出して帯状ゴムを押し出すゴム用ギア式押出機において、
前記ギアを、それぞれの歯によって吐出されるゴムの吐出流量の時間的変化を表す流量プロファイルが、流量単調増加部分と、これに続く一定流量部分と、この一定流量部分に続く流量単調減少部分とよりなる台形状プロファイルで表されるはす歯ギアで構成するとともに、それらのはす歯を、隣接する歯によって相前後して形成される一対の流量プロファイルは、先に形成される流量プロファイルの流量減少部分と、後に形成される流量プロファイルの流量増加部分とだけが重なるよう配置してなるゴム用ギア式押出機。